難加工材料加工新技術

你總是說有蚊子

[size=18.6667px]　　1.采用高性能新刀具新材料

[size=18.6667px]　　新型刀具(見圖1)的應用有力地提高了難加工材料加工效率。新型高速切削鋼有各種超硬高速鋼、粉末高速鋼和涂層高速鋼，其切削性能比普通高速鋼大為提高。新型硬質合金包括各種添加鉭、鈮等元素的WC基合金、細晶粒和超細晶粒的WC基合金、TiC基和Ti(C，N)基合金、涂層和稀土硬質合金，還有熱壓復合陶瓷和超硬刀具材料CBN、金剛石等，可以分別用于切削各種難加工材料，但應注意工件、刀具材料的合理匹配。

[size=18.6667px]　　2.采用非常規切削方法

[size=18.6667px]　　上述新型刀具材料在常規切削狀態下的性能尚不能滿足一些難加工材料的切削需要。例如，對于某些高硬度材料的加工，新型硬質合金的硬度和耐磨性還顯不足，因此必須降低切削速度，由此造成加工效率不高。CBN和金剛石刀具硬度雖高，但強度不足，且金剛石不能加工黑色金屬，故只能在一定的切削條件下用于難加工材料的加工。對于以上狀況，可采用非常規的新切削方法。

[size=18.6667px]　　(1)加熱切削法

[size=18.6667px]　　加熱切削法一種是導電加熱切削，即在工件和刀具的回路中(工件必須是導電體)施加低電壓(約5 V)、大電流(約500 A)，使切削區產生熱量，從而使局部工件材料的力學性能、接觸和摩擦條件都發生變化。

[size=18.6667px]　　另一種是等離子體加熱切削，即用等離子弧對靠近刀尖的工件材料進行加熱，使其硬度、強度降低，從而改善了切削條件。

[size=18.6667px]　　這2種方法的效果相近，均可較大幅度地降低切削力，消除積屑瘤，提高表面粗糙度技術標準和刀具耐用度。因此用這樣的方法進行大切深、大進給加工硬材料是有效的。沈陽工業大學和北京理工大學曾用等離子體加熱切削法加工高錳鋼和高強度鋼，華南理工大學和安徽工學院曾用電熱切削加工高強度鋼，取得了系統的試驗數據，并開始在生產中應用。此外，還有一種激光輔助切削法，如圖2所示。

[size=18.6667px]　　近年，國內發明了“電熔爆”切削法。帶電的刀盤與被加工表面產生劇烈放電，將被加工表層快速熔化、爆離，從而切掉余量。此方法工件內部材料不受熱的影響，效率高，對硬、軟、黏料均適用，既可用于粗加工，又可用于精加工。

[size=18.6667px]　　(2)低溫切削法

[size=18.6667px]　　低溫切削法用液氮(-180 ℃)或液體CO2(-76 ℃)為切削液，可降低切削區溫度，如圖3所示。據試驗，使用該方法主切削力可降低20%，切削溫度可降低300 ℃以上，同時積屑瘤消失，提高了已加工表面質量，刀具耐用度可提高2~3倍，在加工高強度鋼、耐磨鑄鐵、不銹鋼、鈦合金時均有效果。

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[size=18.6667px]　　(3)振動切削法

[size=18.6667px]　　振動切削法是用不同形式的振動發生器，使刀具發生強迫振動。f >10 kHz者為高頻，f<200 Hz者為低頻。振動切削可使刀屑間摩擦系數和切削力大幅度降低，變形系數及切削溫度下降，積屑瘤消失，加工硬化降低，故能提高已加工表面質量。但對刀具耐用度有些不利，必須采用韌性強的刀具材料(如高速鋼、超細硬質合金等)。國內有10余所高等院校及研究所對振動切削進行過研究，被加工材料涉及鈦合金、淬硬鋼、不銹鋼、熱噴涂層、紫鋼、陶瓷及GFRP等，加工方法有車削、攻絲、鉆孔、鉸孔等，都取得了好的效果。若同時使用切削液，效果尤佳，如圖4所示。

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[size=18.6667px]　　(4)真空切削法

[size=18.6667px]　　日本東洋大學對真空中切削進行了研究，加工銅、鋁時，真空度對變形系數、切削力及已加工表面粗糙度無影響;而加工中碳鋼和鈦合金時，真空度越大，其變形系數及切削力加大，表面粗糙度較低。這是因為在真空中刀屑界面不能產生有利于減小摩擦的氧化物。圖5為真空切削的零件。

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[size=18.6667px]　　(5)惰性氣體保護切削法

[size=18.6667px]　　這是針對切削鈦合金這類材料所采取的一種措施。南京航空學院曾在鈦合金的切削區噴射氬氣，使切削區材料與空氣隔離，因而不產生不利于加工的化合物，從而改善了鈦合金的加工性。這種方法對化學性質活潑金屬的加工有一定效果。以此類推，如果采用某些特殊成分的切削液，也會有效果。

[size=18.6667px]　　(6)絕緣切削法

[size=18.6667px]　　在切削過程中，如將工件、刀具連成回路，回路中有熱電流，則刀具磨損加劇;如將工件、刀具與機床絕緣，切斷電流，則刀具耐用度有所提高。西北工業大學用這種方法鉆削高溫合金K14，西安黃河機械廠用該法切削1Cr13、2Cr13鋼，均取得了一定效果。這種方法的機理雖未查明，但簡單易行，有實用價值。

[size=18.6667px]　　(7)超高速切削法

[size=18.6667px]　　在常規切削下，提高切削速度將使刀具耐用度降低。有人提出，當切削速度提高到一個臨界值，切削溫度就達到最高值，然后溫度將隨著速度繼續提高而降低，切削力也隨之下降，可獲得較高的表面質量。這就是超高速切削的理論基礎。美國、德國、日本的學校和工廠在這方面有很多實踐，他們用硬質合金、陶瓷刀具切削鋼、鑄鐵、鈦、鋁合金等材料。這種切削方法常受到設備條件限制而不能推廣，能否在難加工材料切削中發揮作用，尚有待探討。

[size=18.6667px]　　3.采用特種加工方法

[size=18.6667px]　　工程機械零件的加工，除了上述各種方法以外，相繼研究出一些與切削加工原理完全不同的加工方法，如豪克能加工、電火花加工、電解加工、超聲加工、激光加工、電子束加工、離子束加工等被稱為特種加工方法。

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豪克能加工

[size=18.6667px]　　在特種加工方法中，工具與工件基本上不接觸，加工時無明顯的機械作用力，可加工脆性材料、精密細微零件、薄壁和弱剛性零件等。該方法利用電能、化學能、聲能、熱能去除被加工材料，瞬時能量密度很高，可加工任何高硬度材料。

[size=18.6667px]　　目前，電火花加工多用于加工模具和異形孔等;電解加工多用于加工特形表面和異形孔，可獲得更高的表面質量;超聲加工可加工許多非金屬硬脆材料，尤其是加工異孔、切割等;激光加工主要用于各種金屬、非金屬材料的打孔與切割;電子束加工主要用于打微孔和切縫;離子束加工可對零件表面進行超精密、超微量加工。

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面壁深功

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韓寒11

這些新技術目前很少有使用的，但是前景很好，相信未來會普及的

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